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激光英語:Laser,馬新稱鐳射,港澳稱激光、雷射,台灣稱雷射),是「通過受激輻射產生的放大」(英語:Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)的縮寫。指通過刺激原子導致電子躍遷釋放輻射能量而產生的具有同調性(Coherence)的增強光子束。其特點包括發散度極小、亮度(功率)很高、單色性好、相干性好等。產生激光需要「激發來源」、「增益介質」、「共振結構」這三個要素。

歷史

愛因斯坦在1916年首先描述了原子的受激輻射與自發輻射的關係。在此之後人們很長時間都在猜測,這個現象可否被用來加強光場,因為前提是介質必須存在着群數反轉(或譯居量反轉)的狀態。在一個純粹的二級系統中,基於熱力學的分配函數,這是不可能的達到的。故人們首先想到用三級系統,而且計算證實了輻射的穩定性。

1958年,美國科學家查爾斯·湯斯[1]和阿瑟·肖洛發現了一種神奇的現象:當他們將氖光燈泡所發射的光照在一種稀土晶體上時,晶體的分子會發出鮮艷的、始終會聚在一起的強光。根據這一現象,他們提出了「激光原理」,即物質在受到與其分子固有振盪頻率相同的能量激發時,都會產生這種不發散的強光--激光。他們為此發表了重要論文,並分別獲得1964年和1981年的諾貝爾物理學獎

構成

激光器大多由激發系統、激光介質和光學諧振腔三部分組成。激發系統就是產生光能、電能或化學能的裝置。目前使用的激發手段,主要有光照、通電或化學反應等。激光介質是能夠產生激光的物質,如紅寶石、釹玻璃、氖氣半導體、有機染料等。光學諧振腔的作用,是用來放大加強輸出激光的亮度(強度),調節和選定激光的波長和方向等。

應用

激光應用很廣泛,主要有光纖通信[2]、激光光譜、激光測距、激光雷達、激光切割、激光唱片、激光掃描器、激光滅蚊器等。

第一次在大眾日常生活中使用激光是超市條碼掃描儀,於1974年推出。光盤在1978年推出,是包括激光的第一個成功的消費產品,但光盤播放器是第一個裝備有激光器的常見設備。緊接着,在1982年開始出現激光打印機

視頻

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參考文獻

  1. 查爾斯·h·湯斯(1915-2015),豆丁網,2016-5-19
  2. 第1章 光纖通信概述,西瓜視頻